专利名称：基于ZigBee通信技术的阀门控制器及其控制方法
技术领域：
本发明涉及节水灌溉设施的远程无线自动控制，特别是膜下滴灌自动化控制系统中的阀 门控制器和控制方法。
背景技术：
现有膜下滴灌是一种结合了以色列滴灌技术和国内覆膜技术优点的新型节水技术。水、 肥、农药等通过滴灌带直接作用于作物根系，加上地膜覆盖，棵间蒸发甚微，十分利于作物 的生长发育。采用这种技术后既省水，滴水均匀，作物增产又有保证，得到较好的推广应用， 在新疆已经推广应用了 800多万亩。
在农业信息化指导思想下，新疆建设兵团己经着手于滴灌系统信息化试点的建设，利用 湿度检测仪器、阀门控制器和远程控制中心等设备武装膜下滴灌系统，实现了远程土壤含水 量计量检测；灌水时间和阀门开/关自动控制的功能。省去人工采样实验程序，节约劳力和 节省时间，保证了灌溉精度。但是，由于滴灌技术推广过程的阶段性限制，当前阀门控制器 基本还停留在基于有线网络(通常采用RS485总线)和基于433MHZ无线星型网络的自动 化滴灌控制器，在实际应用过程中还存在诸多弊端。
有线通信方式的主要缺点是需要挖掘电缆沟埋设长距离的电缆，成本高，施工过程非 常复杂，建设周期长，每年灌溉季节过后都需要回收地分支电缆，在第二年重新接线。同时 局限性太大，适应性差，维护，检修、扩展都十分不易。433MHZ无线星型通信方式的缺点是 星型网适应性差，若节点与控制中心之间有大的阻挡物或作物将严重影响该节点通信，甚至 不能通信。由于通信控制在433MHZ频段，不仅设备数量受到限制，而且每个节点采用不同 信道与控制中心通信， 一个信道的可用带宽大都被限制在10kbps或更低，各信道的频谱宽 度小，相互间干扰大，抗干扰能力弱，加之， 一般未采用加密通信方式，无法分辨同频段的 干扰信号，从而引起误操作。
在整体控制方面系统功能单一。现有的滴灌控制系统采用电磁阀门(电磁头)进行供水 开/关控制。由于电磁阀门无法实现状态反馈控制，必须采用间接方式反馈，即压力开关， 而这种方式无法准确判断阀门的真正状态，达到流量的精确计量和灌溉水量的精确控制。
近年来，ZigBee通信技术快速发展。这种通信方式其构架简单、功耗低、成本低廉，满 足多种无线要求，在自动控制设备、传感器等领域显示出极强的优势。但是，要将ZigBee
通信技术引入到膜下滴灌自动化控制系统中却非常不容易。因为在野外，电源的稳定供给十 分困难。要想将交流电输送到各个控制节点几乎不可能。要使用电池供电就必须最大限度的 降低功耗，最大限度地延长电池使用周期。
发明内容
本发明的目的是在野外大规模布置阀门控制器的情况下将ZigBee无线技术应用到远程阀 门控制中来。通过硬件与软件的充分配合，彻底解决系统功耗问题，仅使用电池对系统供电， 实现远程阀门控制与状态采集，同时易于工程安装实施从而大规模推广应用。
本发明的基本思路是采用基于ZigBee技术的无线数据传输网络，传输命令控制电磁阀的 开关，同时传输压力传感器反馈水压数据，从而实现远程控制阀门开关和智能计量。实现 ZigBee通信方式采用自动调节节点的发射功率以降低功耗，同时通过软件配合ZigBee协议 栈实现全网时间同步，达到全网同时休眠同时唤醒，平时将电磁阀控制器设为休眠模式，定 时唤醒并向控制中心询问，以延长电池的使用寿命。
每一次灌溉开始前只需要预设灌溉所需水量，然后控制中心发送控制命令。通过现有无 线网络，如GSM、 CDMA和WLAN等传送至远程控制终端RTU，然后通过RTU转发至ZigBee无 线网络并自动路由。远程的阀门控制节点接收到控制命令开/关相应电磁阀；同时，阀门控 制器开启压力传感器电源，自动采集水压数据，并回发数据到控制中心。控制中心接收到水 压数据，自动査找该水压下相对应的流速，并根据该次灌溉所需水量，自动计算灌溉时间。 当灌溉时间到达时，控制中心自动发出命令，关闭电磁阀。整个灌溉过程只需要预设灌溉所 需水量，不需要人工干预，非常智能化。在硬件设置上充分考虑低功耗的要求。
本发明的目的是这样达到的
一种基于ZigBee通信技术的阀门控制器，与控制中心、远程终端设备RTU共同构成膜下 滴灌自动化控制系统，控制中心通过现有无线网络与安置在田间的远程终端设备RTU连接， 其特征在于远程终端设备RTU与各个阀门控制节点构成ZigBee通信网络，各个阀膜下滴 灌自动化控制系统的控制中心通过现有无线网络与安置在田间的远程终端设备RTU连接，RTU 与各个阀门控制节点构成ZigBee通信网络，各个阀门控制节点设置阀门控制器，阀门控制 器由可调功率射频和中央控制MCU模块、阀门控制模块、水压采集反馈模块、工程安装调 试模块、供电单元五部分构成，可调功率射频和中央控制模块与系统控制中心的射频模块相 匹配，阔门控制模块，水压采集反馈模块，工程安装调试模块分别与可调功率射频模块中央 控制模块双向连接，阀门控制模块的输出端连接电磁阀门，水压采集模块的输出端连接压力 传感器，供电单元模块与电池连接，3路供电，包括阀门控制器的2组工作电源和电磁阀门 的大电流开/关电源。
所述可调功率射频和中央控制模块是由集成有射频模块具有增强型8051内核的芯片 CC2430，高频放大器CC2591和2.4GHZ天馈系统组成。所述供电单元模块与电池连接提供阀 门控制器的2组工作电源和电磁阀门的大电流开/关电源，是由芯片MIC5219-3.3提供可调功 率射频和中央控制模块、工程安装调试模块所需的3.3V的工作电源，由芯片MIC5219-5.0 提供压力传感器所需的5.0V电源，由芯片MIC29302提供电磁阀门开/关所需的500mA大电 流可关断电源。
工程安装调试模块是由3. 3V电源供电，是以拨动开关对其进行供电开/关控制。
所述阀门控制模块的输出端连接的电磁阀门可连接n个，所述水压采集模块的输出端连 接压力传感器可连接n个。
所述阀门控制模块是采用芯片ULN2803和二极管构成的逻辑开关电路，水压采集模块是 压力传感器。工程调试模块是MAX3232和RS232接口 。
阀门控制器的控制方法是与膜下滴灌自动化控制系统的控制中心相连接的远程终端设 备RTU与阀门控制节点间采用ZigBee无线数据传输通信，构成ZigBee网状网网络通信，其 中远程终端设备RTU作为协调器节点(中心节点)，各节点射频功率根据距离可调；通过软 件对阀门控制器采用同时唤醒和同时休眠的间歇式运行工作方式，控制中心通过向各阀门控 制器发送命令实现对指定电磁阀门进行开/关控制，同时进行水压采集信息的反馈；阀门控 制器中的电源单元实行3路供电，包括3.3V常开电源，5 V可关断电源和对电磁阀开/关控 制可关断大电流电源。
所述3.3V常开电源，是对可调射频放大和中央控制模块、工程安装调试模块的供电电源， 5V可关断电源是对水压采集反馈模块和压力传感器提供电源，在不进行水压采集时关闭。对 电磁阀门开/关控制的可关断大电流电源，在电磁阀执行开/关命令时供电，在不执行开/关 命令时关闭。
所述阀门控制器是在软件的控制下工作，其阀门控制器休眠和唤醒的流程是初始化后， I/O 口高阻位，关闭不要的电源，打开射频端口，远程终端设备通过广播方式向所有阀门控 制节点发送校时帧，告知定时器初值，各阀门控制节点收到此广播帧后通过修改定时器初值 并重新计时达到全网时间同步；在没有需要处理的任务时，协调器节点自动向各节点广播发 送休眠指令与休眠时长，每个节点在收到此命令后关闭射频端口和外围电路供电、MCU设置 休眠时长、开启定时器进入休眠模式。休眠时长到，定时器溢出中断唤醒，打开射频端口、 并向控制中心询问有无任务。若有任务，控制中心立即向该节点发送控制命令，由节点执行。
Zigbee通信采用发送功率调节的流程是各节点通过软件在接收到数据帧后利用平均相 关值计算出链路质量指示LQI，程序根据LQI值修改射频模块CC2430的输出功率寄存器调节
发送功率(0至ij-25dBm)，实现按照所需通信距离智能调节发射功率。
水压采集信息的反馈流程是压力传感器通过各个阀门控制结点和通信网络，实时向滴 灌系统控制中心反馈当前水压值；控制中心查询水压与流量对照表找到对应的流量，根据本 次灌溉预计用水量，计算并智能调节灌溉时间，到时后，滴灌系统控制中心发布关闭电磁阀 的命令。
阀门控制器还采用了剩余电量采集并附于数据帧中通过交换数据让其他节点知晓的方式。
本发明的优点是充分利用了ZigBee通信方式的优点，通过电源的节电设置和软件的配 合，不仅使膜下滴灌技术的优势充分发挥，更为工程化实施提供了有利条件
1. 采用无线网状网组网灵活。滴灌系统地形复杂，控制点多，需要较大规模的网络覆盖， 并且对传输的可靠性、安全性要求高。本发明使用网状网通信，具有自行建网和自我恢复的 功能，可以适应各种地形环境和传输要求。
2. 功耗低、可靠性高。由于控制器使用的CC2430嵌入式ZigBee片上系统耗电低，且本 阀门控制器有休眠模式和主动模式两种模式，可以根据需要设定两种模式所占用的时间。一 般情况下休眠时间与主动时间为100: 1左右。同时通信系统采用全网休眠模式，全网休眠 使系统功耗极低。ZigBee通信采用了 CSMA/CD (载波监听多点接入/冲突检测)协议，避免 了发送数据时的竞争和冲突。提高了系统信息传输的可靠性。
3. 射频功率(距离)智能可调。硬件上采用CC2430模块配合具有功率可调的发大模块， 软件上使用自适应算法，自动调节输出功率，比较各种输出功率下链路质量指示(LQI)，使 链路质量指示达到适当标准，从而确定出最佳输出功率，实现发射功率和通信距离的最佳匹 配，达到降低功耗的目的。
4. 全网时间同步。全网同步休眠与唤醒，时间误差在100Ms以内。
5. 电磁阀状态智能判决、智能计量。阀门控制器直接使用电信号控制电磁飼，使之改变 状态，打开或关断水流。同时通过使用压力传感器测量水压，根据压力值的变化智能判决电 磁阀开/关状态并向滴灌控制中心上报水压信息。控制中心由水压与流量对照表就可以判断 滴灌系统的工作状态，根据电磁阀的工作状态和时间进行智能计量。
图1是本阀门控制器整体框图以及网络连接示意图。 图2是本阀门控制器射频和中央控制模块电路原理图. 图3是本阀门控制器阀门开/关控制模块电路原理图。 图4是本阀门控制器水压采集反馈模块电路原理图。图5是本阀门控制器供电单元电路原理图。
图6是本阀门控制器工程安装调试模块电路原理图。
图7是本阀门控制器休眠和唤醒流程图。
图8是本阀门控制器控制信号传输和作用流向图。
图9是本阀门控制器休眠信号传输和作用流向图。
具体实施例方式
附图给出了本发明的一个具体实施例。
本阀门控制器是分布于野外的无线系统，只能依靠电池供电，所以系统的功耗是设计的 难点和重点。由于采用了无线网状网(Mesh网)无法利用beaeon帧这样的手段实现无线节 点的自行休眠，而且在mesh拓扑中， 一般要求协调器节点和路由节点始终打开无线收发器， 从而保证互联，这对滴灌只能使用电池电源的实际要求明显不符。所以必须建立一套特殊机 制既能让所有节点能够轮番进入休眠模式以节省电量又能够保证全网正常通信。另外，通常 在一个现代化灌溉农田中往往需要布设上百个阀门控制器，所以其工程化程度必须考虑。
为达到智能灌溉目的，硬件上阀门控制器由可调功率射频和中央控制MCU模块、阀门 控制模块、水压采集反馈模块、工程安装调试模块、供电单元五部分构成。可调功率射频和 中央控制模块与系统控制中心的射频模块相匹配，阀门控制模块，水压采集反馈模块，工程 安装调试模块分别与可调功率射频模块中央控制模块双向连接，阀门控制模块的输出端连接 电磁阀门，水压采集模块的输出端连接压力传感器，供电单元模块与电池连接，3路供电， 包括为可调功率射频和中央控制模块、工程安装调试模块两部分供电的3.3V供电线路；为 水压采集反馈模块供电的5V可关断供电线路和为阀门控制模块、电磁阀门开/关操作供电的 500mA大电流供电线路。射频和中央控制模块主要是由集成有射频模块具有增强型8051内 核的芯片CC2430，高频放大器CC2591和2. 4GHZ天馈系统组成。阀门开/关控制模块是由 ULN2803配合二极管构成的逻辑控制电路实现。水压采集反馈模块是由压力传感器配合 CC2430内部14位ADC实现，保证水压范围在0-4bar、工作电压为DC5V、输出范围为 DCO. 5-4. 5V。工程安装调试模块单从硬件上讲是由MAX3232加上RS232接口实现。供电单元 是由两块MIC29302提供电磁阀门开/关时所需的500mA左右大电流供电，电源芯片 MIC5219-3. 3和MIC5219-5. 0分别提供系统所需的3. 3V和5V稳定电源。其中3, 3V电压为 常开电源，5V、 500mA大电流电压为可关断电源。3.3V常开电源对可调射频放大和中央控 制模块、工程安装调试模块的供电电源，5V可关断电源是对水压采集反馈模块和压力传感 器提供电源，在不进行水压采集时关闭。对电磁阀门开/关控制的可关断大电流电源，在电 磁阀执行开/关命令时供电，在不执行开/关命令时关闭。工程安装调试模块由3.3V电源供 电，以拨动开关对其进行供电开/关控制。在工程调试过程中开启拨动开关对工程调试模块 进行供电，使其工作；在不进行工程调试时关闭以节省电能。这种独特配置从硬件上保证了 阀门控制器的低功耗。
本发明采用了独特的控制方法达到控制目的。膜下滴灌自动化控制系统的控制中心与阀 门控制节点间采用ZigBee无线数据传输通信，构成ZigBee网状网网络通信，射频功率根据 距离可调；对阀门控制器采用整体唤醒和整体休眠的工作方式对电磁阀进行开/关控制，同 时进行水压采集信息的反馈。附图8、 9给出了阀门控制器控制信号传输和作用、休眠信号 传输和作用流向图。从图中可看出阀门控制器的休眠和唤醒是在通过网络路由统一进行的。
本阀门控制器主要工作过程如下阀门控制器通过压力传感器定期采集毛管水压值并储 存于程序缓存中。当要进行灌水时，在滴灌系统控制中心(上位机)预设灌溉所需水量，然 后通过无线网络向各阀门控制器发送命令。控制命令通过远程控制终端RTU转发和Zigbee 网络自动路由，阔门控制节点接收到控制命令，阀门控制器开/关相应电磁阀，然后再次采 集毛管水压，与缓存中的值进行比较，判断电磁阀门是否开启/关闭。另外各阀门控制器定 期向控制中心上报毛管水压，通过计算便可以得到毛管的流速，从而智能修改灌溉时间。同 时通过对比流量表达到智能计量。
在软件和硬件的配合上，本发明首先考虑了最大限度降低功耗、最大限度延长电池的使 用寿命
1、 在普通网状网网络中，要求协调器节点和路由器节点必须保持开启状态才能保证网
络的正常通信，功耗较大。针对滴灌系统的特点，通过如下方法解决这个问题协调器节点
通过广播方式向所有节点发送校时帧，告知定时器初值，各节点收到此广播帧后通过修改定 时器初值并重新计时达到全网时间同步。在没有需要处理的任务时，控制中心自动向各节点 广播发送休眠指令与休眠时长，每个节点在收到此命令后根据休眠时长修改定时器初值并启
动定时器，然后进入休眠模式，MCU处于IDLE2模式并关闭射频端口和外围电路供电。定时 器溢出时产生中断唤醒MCU，重新打开射频端口。由于休眠时长相同，由此就可以达到同时 休眠同时唤醒。由于传输延时和晶体误差，总体误差在100mS内。这样即能够保证各阀门控 制节点(包括路由器节点)通过进入休眠模式节约电耗，又能够保证网络的正常通信。
2、 本阀门控制器系统配合射频放大模块，两点间最远通信距离可达300米。然而现场 布设的阀门控制器之间的距离各不相同。实际通信距离随节点分布而改变，可能远低于300 米。通常的Zigbee节点采用固定发送功率，以保证网络中相距最远的两点能够通信，但是 这样却造成了电量使用上的浪费。本发明的解决方法:各节点通过软件在接收到数据帧后利 用平均相关值计算出链路质量指示LQI，程序根据LQI值修改CC2430的输出功率寄存器调
节发送功率， 一般在0至lj-25dBm,实现了按照所需的通信距离智能调节发射功率的目的，降 低系统功耗，以最小的电耗达到较好的通信效果。
3、 在现场使用过程中，各阀门控制器的使用频繁程度不同，电量损耗也不相同。本系 统各节点定时采集电池剩余电量并附于数据帧中通过交换数据让其他节点知晓。路由时釆用 以下机制在各节点电池剩余电量都较为充足时采用最短路径路由，当各节点电池剩余电量 不充足时寻找电池剩余电量最多的路径进行数据传递，避开电池剩余电量较低的节点。这样 即保证了通信的安全又能够延缓电池剩余电量较低节点的电量损耗，从而有效延长了网络的 有效工作时间。避免了传统路由方式的不足。
4、 除了让节点进入休眠模式降低功耗，还在电路设计时将供电线路分为3路常开3. 3V 供电线路，由MIC5219-3. 3供电，可关断5V供电线路由MIC5219-5. 0供电，可关断500MA 大电流供电线路由两块MIC29302供电。电源芯片MIC5219-5. 0和两块MIC29302的开/关控 制端与MCU的I/O 口连接，MCU通过改变I/O状态实现电源芯片的开/关控制。平时通过MCU 的I/O 口控制各电源芯片的开/关控制端将后两路供电线路关断，仅在需要处理任务时才将 之打开，进一步降低功耗。当需要执行电磁阀开关任务时，通过MCU的I/O 口将MIC29302 开/关控制端置为高电平使之工作(开/关控制端为高电平有效)，由两块MIC29302分别为电 磁阀门开/关供电。当任务执行完毕后程序立即将这些引脚恢复为高阻状态，电源芯片 MIC29302关闭，以降低功耗。当需要执行水压采集任务时，通过MCU的I/O 口将电源芯片 MIC5219-5.0的开/关控制端置为高电平使之工作(开/关控制端为高电平有效)，为压力传 感器供电使之运行，配合MCU内部ADC( A/D转换器)采集水压。水压采集完毕，将MIC5219-5. 0 的开/关控制端设置为高阻态，使之关闭，节约电能。
本发明充分考虑高工程化程度的要求，努力降低工程安装调试和维护难度
1、 灌溉现场通常会布置上百个阀门控制器，在每个阀门控制器上添加RS232接口，在 软件上，让它和无线数据接收单元共用一个程序接口。安装调试时，利用配套的手持设备连 接RS232接口发送相应命令控制电磁阀门和水压采集单元工作，同时也可以利用手持设备通 过无线近距离发送对应命令操作阀门控制器，这样就能够检测出阀门控制器各部分，如无线 通信、电磁阀开/关、水压采集等是否工作正常，非常方便。
2、 在执行电磁阀门开/关操作前后，自动检测毛管水压，如果没有明显变化则说明电磁 阀门开/关操作失败，在多次自动重复操作后任然失败便向控制中心上报故障。在未进行电 磁阀门开/关操作时，定时检测毛管水压，如果发现明显变化则说明毛孔有破裂、或者堵塞、 漏水等，自动上报控制中心，通知人员前来维护。
3、 阀门控制器定时采集并计算电池剩余电量和链路质量指示(LQI)，附于数据包中发
向控制中心，以便进行监测，及时更换电池或排査通信障碍。本发明充分考虑网络的稳定性 和可靠性。膜下滴灌自动化控制系统的控制中心与各个阀门控制节点构成ZigBee网状网网 络通信。具有自行建网和自我恢复的功能，可以适应各种地形环境。由于采用了无线自组织 网络的概念，使节点无须经过中心交换机节点即可相互通信，从而消除了集中故障，并提供 了自愈和自我组织的功能，可靠性高。系统中任何一个通讯设备在打开电源后，将自动搜寻、 发现和加入现有的网络，各通讯设备间的路由和链接将随之自动形成。如果某个节点不在网 络中，节点数据将自动路由到一个替换节点以保证系统的可靠稳定。
本发明对于实施精细农业有着重大意义。将较为新颖的ZigBee技术和网状网技术作为 通信手段，应用于膜下滴灌的自动化控制系统，采用多种方法降低功耗提高系统工程化程度， 降低工程应用的难度，使滴灌自动化控制更加完善、更加便于大规模推广。
权利要求
1、一种基于ZigBee通信技术的阀门控制器，与控制中心、远程终端设备RTU共同构成膜下滴灌自动化控制系统，控制中心通过现有无线网络与安置在田间的远程终端设备RTU连接，其特征在于远程终端设备RTU与各个阀门控制节点构成ZigBee通信网络，各个阀门控制节点设置阀门控制器，阀门控制器由可调功率射频和中央控制MCU模块、阀门控制模块、水压采集反馈模块、工程安装调试模块、供电单元五部分构成，可调功率射频和中央控制MCU模块与系统控制中心的射频模块相匹配，阀门控制模块，水压采集反馈模块，工程安装调试模块分别与可调功率射频模块中央控制模块双向连接，阀门控制模块的输出端连接电磁阀门，水压采集模块的输出端连接压力传感器，供电单元模块与电池连接，3路供电，包括阀门控制器的2组工作电源和电磁阀门的大电流开/关电源。
2、 如权利要求l所述的阀门控制器，其特征在于所述可调功率射频和中央控制MCU 模块是由集成有射频模块具有增强型8051内核的芯片CC2430,高频放大器CC2591和 2. 4GHZ天馈系统组成；所述供电单元模块与电池连接提供阀门控制器的2组工作电源和电 磁阀门的大电流开/关电源，是由芯片MIC5219-3,3提供可调功率射频和中央控制模块、工 程安装调试模块所需的3.3V的工作电源，由芯片MIC5219-5.0提供压力传感器所需的5.0V 电源，由芯片MIC29302提供电磁阀门开/关所需的500mA大电流可关断电源。
3、 如权利要求l所述的阀门控制器，其特征在于所述阀门控制模块的输出端连接的 电磁阀门可连接n个，所述水压采集模块的输出端连接压力传感器可连接n个。
4、 如权利要求l所述的阀门控制器，其特征在于所述阀门控制模块是采用ULN2803 模块和二极管构成的逻辑开关电路，水压采集模块是压力传感器，工程调试模块是 MAX3232和RS232接口。
5、 如权利要求2所述的阀门控制器，其特征在于所述工程安装调试模块由3.3V电 源供电，是在工程调试过程中开启拨动开关对工程调试模块进行供电。
6、 一种基于ZigBee通信技术的阀门控制方法，其特征在于阀门控制器的控制方法是 与膜下滴灌自动化控制系统的控制中心相连接的远程终端设备RTU与阀门控制节点间采用 ZigBee无线数据传输通信，构成ZigBee网状网网络通信，其中远程终端设备RTU作为协 调器节点，各节点射频功率根据距离可调；通过软件对阀门控制器采用同时唤醒和同时休 眠的间歇式运行工作方式，控制中心通过向各阀门控制器发送命令实现对指定电磁阀门进行开/关控制，同时进行水压采集信息的反馈；阀门控制器中的电源单元实行3路供电，包 括3.3V常开电源，5 V可关断电源和对电磁阀开/关控制可关断大电流电源。
7、如权利要求6所述的阀门控制方法，其特征在于所述3.3V常开电源，是对可调射 频放大和中央控制模块、工程安装调试模块的供电，5V可关断电源是对水压采集反馈模块和 压力传感器供电，在不进行水压采集时关闭；对电磁阀门开/关控制的500mA大电流电源， 对电磁阀执行开/关命令时供电，在不执行开/关命令时关闭。
8、如权利要求6所述的阀门控制方法，其特征在于所述阀门控制器是在软件的控制 下工作，其阀门控制器休眠和唤醒的流程是初始化后，I/O 口高阻位，关闭不要的电源， 打开射频端口，远程终端设备通过广播方式向所有阀门控制节点发送校时帧，告知定时器初 值，各阀门控制节点收到此广播帧后通过修改定时器初值并重新计时达到全网时间同步；在 没有需要处理的任务时，协调器节点自动向各节点广播发送休眠指令与休眠时长，每个节点 在收到此命令后关闭射频端口和外围电路供电、MCU设置休眠时长、开启定时器进入休眠模 式；休眠时长到，定时器溢出中断唤醒，打开射频端口、并向控制中心询问有无任务；若有 任务，控制中心立即向该节点发送控制命令，由节点执行；Zigbee通信采用发送功率调节的流程是各节点通过软件在接收到数据帧后利用平均相 关值计算出链路质量指示LQI，程序根据LQI值修改射频模块CC2430的输出功率寄存器调节 发送功率,实现按照所需通信距离智能调节发射功率；水压采集信息的反馈流程是压力传感器通过各个阀门控制结点和通信网络，实时向滴 灌系统控制中心反馈当前水压值；控制中心查询水压与流量对照表找到对应的流量，根据本 次灌溉预计用水量，计算并智能调节灌溉时间，到时后，滴灌系统控制中心发布关闭电磁阀 的命令。
9、如权利要求6所述的阀门控制方法，其特征在于阀门控制器还采用了剩余电量采集并附于数据帧中通过交换数据让其他节点知晓的方式。
全文摘要
基于ZigBee通信技术的阀门控制器及其控制方法涉及节水灌溉自动化控制系统。阀门控制器由可调功率射频和中央控制模块、阀门控制模块、水压采集反馈模块、工程安装调试模块、供电单元五部分构成。电源单元实行3路供电，其中3.3V电源常开，5.5V电源和对电磁阀开/关控制的500mA大电流电源可关断。控制中心与阀门控制节点间构成ZigBee网状网网络通信，射频功率根据距离可调。对阀门控制器采用整体唤醒和整体休眠的工作方式对电磁阀进行开/关控制和信息反馈。本发明功耗特别低，使用电池便可实现ZigBee通信。且可靠性、安全性高，安装调试容易，水量智能计量。不仅使膜下滴灌技术的优势充分发挥，更为工程化实施提供了有利条件。
文档编号G06K19/07GK101349914SQ20081004609
公开日2009年1月21日 申请日期2008年9月18日 优先权日2008年9月18日
发明者宇 冯, 古钟璧, 博 李, 新 贺, 魏煜帆 申请人:新 贺